domingo, 17 de abril de 2011

La particula de la semana

Bien, cualquiera que sea un poco aficionado de la ciencia ficción conocerá el universo de Star Trek y las múltiples (la Original, La Próxima Generación, Voyager, Deep Space 9 y Enterprise) series y 11 películas (hasta la fecha) que lo componen, y todo buen treakie, recordará el periodo en el cuál en Star Trek La Próxima Generación, todo problema o situación era resulto cuando se daban cuenta de la existencia o inesperada influencia de alguna partícula extraña la cuál cambiaba en cada episodio, así durante esa temporada, la serie se trato de adivinar cual sería la "partícula de la semana". Todo esto viene a que hace poco salió un noticia informando del potencial descubrimiento de una nueva partícula, y a diferencia de Star Trek, no resuelve un problema que causaría la muerte inminente (o peor aún, la pérdida de una nave espacial), pero si podría tener consecuencias.


El ya viejito acelerador Tevatron, donde se encontraron los indicios sobre la nueva partícula(y levantó los ánimos de físicos en otros aceleradores viejitos).

Para empezar, recordemos que en física existe algo llamado el Modelo Standard, esto es una construcción teórica que incluye entre otras cosas a la familia de partículas que son actualmente conocidas. Y entre estas se encuentran dos tipos fundamentales, aquellas partículas que conforman la materia y las que son responsables de la transmisión (nota del autor: las itálicas indican, en esta ocasión, el uso de palabras que ilustran en alguna forma la idea que deseo transmitir pero que se han de usar con cautela por no referir el significado correcto) de las fuerzas de la naturaleza.

Entre las que conforman la materia están por ejemplo, los electrones y quarks. Las propiedades de estas partículas dan origen a las propiedades de la materia a nivel macroscópico. Por supuesto existe mayor variedad entre la materia macroscópica que las partículas elementales conocidas, pero esta variedad se explica con combinaciones de partículas. Mientras que a cada fuerza conocida (existen 4 fuerzas fundamentales, la gravedad, electromagnética, nuclear fuerte y nuclear débil) se le relaciona una partícula que la transporta.

Aquí lo importante a recordar es que para explicar el universo necesitamos tanto explicar la composición de la materia como las fuerzas que dictan la interacción y conducta de los cuerpos. Por esta razón, los físicos de partículas se la pasan en busca de las partículas que se sospecha han de existir y cuyas propiedades se estiman, pero que aún no se han descubierto. El razonamiento para perseguir esas evasivas partículas hasta las tripas de cada átomo es que si el modelo que se tiene funciona bien y todas las demás piezas ya se encontraron y cada una de ellas de alguna forma está relacionada con la partícula que buscamos entonces esperamos que la partícula se este escondiendo en algún lugar (por eso se usan los aceleradores de partículas, para quebrar partículas grandes y ver si alguna de las pequeñas que salgan es la que buscamos. Si bien esta aproximación es poco sutil, es muy eficiente, es como hacer salir a alguien de una ciudad bombardeando cada casa y edificio ¿no saldrían ustedes así?).


El detector D0, el cuál será usado para buscar la confirmación del descubrimiento.

Así que ahora pueden poner en contexto la noticia sobre la partícula nueva, las implicaciones y consecuencias aun estarían por discutirse. Esperemos que pronto se confirme definitivamente la existencia de esta partícula.




miércoles, 13 de abril de 2011

Tips para aficionados. Mejorando las imagenes del Sol.

En cuanto uno comienza a tomar fotografías de objetos astronómicos, le nace el deseo de mejorarlas, de hacerlas mejores y mejores, de tener un campo un poco mayor, o mejor resolución. Por lo general el mejorar una imagen implica cambiar de equipo, ya sea la cámara, telescopio o montura. Pero veamos algunas cosas que se pueden hacer sin alterar el equipo con el que contamos y que dan como resultado mejores imágenes. Y además trataremos con uno de los objetos menos fotografiados por los aficionados a la astronomía: el Sol.

Espero no sea necesario recordarlos del peligro de observar el Sol si no saben lo que hacen. El uso de filtros, equipo y técnicas adecuadas en mandatorio. Para mayor información sobre como hacerlo manden un comentario al final de la entrada solicitando información.

Las siguientes fotografías las tomé desde el Observatorio Solar Carl Sagan (del cual soy administrador), pero cuidé de usar software que no sea difícil adquirir por un aficionado. Así que comencemos con el tema.

1.- Tomar la imagen.- La toma de la imagen es un proceso con el que se ha de tener mucho cuidado ya que es raro tener una segunda oportunidad con el Sol por lo dinámico que es (las manchas y prominencias que se ven a una hora habrán cambiado una hora después). En particular se ha de tener en consideración que las condiciones atmosféricas perturbaran la imagen, por lo que se ha de esperar a que el objeto, en este caso el Sol, se encuentre lo mas alto posible en el cielo.

En este caso , lo que hice fue utilizar un telescopio con filtro H-alfa con sistema de guiado y una cámara SkyNix 2-2 y esperé a que el Sol se encontrara casi en su punto mas alto. El software de control de la cámara tomó 300 imágenes, una de las cuales se ve a continuación:



2.- Procesado.- Por "procesar" se puede indicar muchas cosas, desde limpiar la fotografía (reducir el ruido) hasta modificar el contraste o brillo. En este caso lo primero que hice fue pedir que todas las imágenes fueran promediadas. Esto fue para eliminar parte de la perturbación de la atmósfera, como una forma de óptica adaptativa. De esta forma se logra tener una imagen tiene mayor resolución y se ven detalles mas pequeños. En esta imagen ya se puede ajustar el contraste y la relación claro/oscuro y el "gama" para lograr ver mejor los detalles.



Una segunda parte del procesado ya queda a discreción de cada quien, en particular a mi me gusta, para objetos como el Sol, utilizar filtros de Wavelets para lograr discriminar los detalles. Esto de los Wavelets es un método que resalta todos los detalles mas pequeños que un cierto diámetro. Resaltando detalles de diversos tamaños se puede lograr la forma en que los detalles sobresalen en la imagen. La forma de implementar tanto el promediado como Wavelets dependeré del programa utilizado, yo les recomendaría MaxIm o Registax, en ambos se puede controlar muy bien la aplicación de Wavelets en múltiples niveles.



Así que con mucha (realmente mucha) paciencia de paciencia para tomar la fotografía y algo de experiencia en los programas adecuados los pueden llevar muy lejos. Lo mas relevante es mantenerse siempre aprendiendo y experimentando.


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sábado, 9 de abril de 2011

TTAGGG

Nota: El título esta bien escrito, no crean que mi hamster caminó sobre el teclado. El TTAGGG será explicado en el texto.

Hace poco termine de leer un libro titulado "La vida inmortal de Henrrieta Lacks" de una autora llamada Rebecca Skloot. El libro es muy entretenido y he de clasificarlo como "bueno" y el tema es de lo mas fascinante, nada menos que la historia de las primeras células humanas que se lograron reproducir en el laboratorio. El uso de estas células ha sido fundamental en el desarrollo de la medicamentos y tratamientos para una variedad de enfermedades. Pero mientras que el libro deja muy claro que estas células, llamadas HeLa, son muy importantes y que su principal característica es la habilidad que tienen para reproducirse, no se aclaran algunos aspectos básicos que dejan la trama del libro incompleta y al lector con muchas preguntas, al menos a mí me dejo con la sensación de que el libro terminó mucho antes de tiempo. Así que atenderemos a la pregunta de: ¿Por que las células HeLa logran sobrevivir y reproducirse cuando otras no?


Células HeLa dividiéndose.

En primer lugar, han de saber que las células HeLa fueron extraídas de un tumor (un tumor es un crecimiento descontrolado de células). Es decir que son células cancerosas. Y la lo que hace a estas células problemáticas es que no cumplen con el ciclo de vida normal de una célula, es decir, algunas deben de morir periódicamente para que el número de células se mantenga. Imaginen una parte del cuerpo cualquiera, el brazo por decir algo. Ya saben que las células se reproducen dividiéndose, es decir una célula se parte en dos para generar dos "células hijas", ahora, si algunas no murieran de cuando en cuando, tendríamos que nuestro brazo se duplicaría de tamaño ante cada división. Por esto algunas células han de morir para dejar espacio a las nuevas. ¿Pero que pasa en las células HeLa? Lo particular dichas células es que al dividirse contienen una versión activa de una substancia llamada telomerasa, la cuál regenera los telómeros. ¿Todo claro? Quedaría mejor si explicamos los que son los telómeros. Para ello recordemos primero lo que son los cromosomas.

El ADN que tenemos en cada una de nuestras células esta divididos en segmentos llamados cromosomas. Cada uno contiene una cierta cantidad de genes codificados en ADN que se necesitan, no solo para que la célula construya mas células, sino también para que se mantenga funcionando, oxidando azúcares, ensamblando proteínas y haciendo todo lo que una célula feliz y decente hace en un día normal, por lo tanto si suceden errores en el ADN sería un verdadero problema y esos errores ocurren de forma natural, son las mutaciones, las cuales tienen como causa la radiación del ambiente o la influencia de sustancias ajenas al cuerpo. Y mientras que existen mecanismos que reparan esos errores, estos también dependen del ADN.

Otro problema es que en cada ocasión que se da la división celular, se degrada un poco de los cromosomas, en especial de los extremos (al igual que un pedazo de cuerda se va separando primero de los extremos). Esto tiene una variedad de implicaciones, como por ejemplo, que se puede dar un numero finito de divisiones, y por lo tanto una célula de un feto, digamos, y la descendencia de esta solo se podrá reproducir durante cierto tiempo. Por lo tanto (y otras razones medicas), somos mortales. Este límite en la cantidad de veces que se puede copiar cada cromosoma implica que cada nueva copia tenga errores y mientras mas veces sea copiada, mas errores tendrá, hasta que deje de funcionar adecuada mente y la célula pierda parte de sus funciones (a esto le llamamos "envejecer"). Pero si es de los extremos de donde mas sufre degradación un cromosoma, es en este mismo punto donde se encuentra uno de los mecanismos que nos permiten vivir tanto tiempo (vamos, los humanos somos relativamente longevos).

Evolutivamente es un mecanismo muy sencillo, pero cumple muy bien su función. Cuando se le descubrió no se sabía para que era, es parte de lo que los genetistas llamaron "ADN no-codificante" o si habían tenido un mal día "ADN basura" ya que no contiene información que le sirva a la célula y aparentemente no sirve de mucho (casi como un discurso de campaña electoral, pero sin ser tan inútil). Se trata de secuencias de nucleótidos (los bloques constructores del ADN) que se repiten muchas veces. Los nucleótidos se designan con las letras; A,T,G y C. Esta secuencia que se repite es TTAGGG (ahora ya saben porqué el título de la entrada), por lo que en los extremos de cada cromosoma tenemos largas cadenas de:

...TTAGGGTTAGGGTTAGGGTTAGGGTTAGGGTTAGGGTTAGGGTTAGGGTTAGGGTTAGGG...

Estas largas cadenas de TTAGGG son los famosos telómeros. Largas secuencias de ADN encontradas en los finales de los cromosomas que no dicen nada importante pero ocupan espacio (algo así como la sección de Espectáculos en el periódico) y que sirve para proteger al resto del cromosoma del deterioro causado por cada división (esto no lo hace un discurso de campaña electoral).


Imagen de los cromosomas (estructuras grises) con los telomeros resaltados en blanco.

Bien, cada célula nace con una cantidad fija de TTAGGGs, los cuales se van degradando. Esto telómeros le dan a la célula algo de tiempo antes de que inicie la perdida de funciones, extendiendo nuestra vida. Y la dichosa telomerasa, lo que hace es agregar TTAGGGs a los telómeros para darles su longitud adecuada. Ahora imaginen lo que pasa en las células HeLa, con la telomerasa activa durante la división celular. ¡Los telomeros, y por lo tanto, los cromosomas, nunca decaen! ¡Por lo que la célula sigue viva y se reproduce una y otra y otra y otra vez! Si se trata de una célula en un laboratorio esto es muy bueno ya que tendrán células dependiendo de cuanto alimento les pongan, pero si es una célula en el cuerpo, esto es un tumor.

Así que esto es lo que hace a las células HeLa tan relevantes, el tener la telomerasa activa. Y antes de que pregunten; No, no puede tomar telomerasa para rejuvenecer y cualquier cosa que les quieran vender, les garantizo que no es telomerasa y/o no los rejuvenecerá.


martes, 5 de abril de 2011

Veo manchas III

En la entrada pasada nos quedamos en que una prominencia se puede separar del Sol y salir disparada al espacio. También que esa nube de plasma que constituyó la parte de la prominencia que salio disparada mantiene un campo magnético que es remanente del campo que generó la prominencia en primer lugar.


Dinámica de una tormenta solar con la polaridad adecuada. Con el plasma entrando en la magnetosfera y las líneas de campo siendo perturbadas.

Ahora, ya que la prominencia sea eyectada, dando origen a una eyección de masa (comúnmente se les llama eyecciones de masa coronaria, pero esa masa no es de la corona así que no me queda muy claro de donde sale ese nombre, ¿tal ves por que sale en dirección a la corona?) esta continuará viajando por el espacio y alguna puede entrar en contacto con algún cuerpo planetario. Veamos lo que pasaría en caso de que dicho cuerpo sea la Tierra.

Como ya saben la Tierra tiene un campo magnético propio, y dicho sea de paso, es uno de los mas importantes en el sistema solar por su intensidad. Ahora, la eyección de masa es una nube plasma con un campo magnético que estamos chocando contra la Tierra, pero la parte de la Tierra que entrará en contacto será precisamente la magnetosfera (el campo magnético) terrestre. Y aquí pueden ocurrir una de dos cosas dependiendo del la polaridad del campo de la eyección:


Los satélites serían los que mas sufran en una tormenta solar, y los único en un peligro real. En particular los observatorios solares espaciales podrían ser sacrificados con el fin de registrar este evento.

1.- Polaridad Norte (al igual que la Tierra). En este caso sería como querer pegar dos imanes por polos similares, la repulsión los aleja. De esta forma una nube de plasma con la misma polaridad que la de nuestro planeta simplemente rebotara de regreso al espacio sin molestarnos. Y solo un par de sondas espaciales detectarán el flujo de iones.

2.- Polaridad Sur (al inverso que la Tierra). En este caso sería pegar dos imanes por polos opuestos, la atracción los mantendría acercándose hasta entrar en contacto. En este caso la magnetosfera atraerá a la nube de plasma y los dos campos magnéticos se combinaran en uno solo.

Es en este segundo escenario donde se puede producir un fenómeno llamado tormenta magnética (aveces tormenta solar) que se da cuando plasma del sol entra en nuestra magnetosfera, en estas ocasiones el impacto puede empujar a las líneas del campo magnético de la Tierra hacia abajo, cerca del planeta lo que induciría una carga en todo conductor largo, como las líneas de alta tensión, oleoductos, etc. Y como efecto adicional tenemos que ese plasma mientras está en el espacio constituye una amenaza real para satélites y demás equipo electrónico en órbita. El plasma puede convertir los circuitos electrónicos en "chicharrón de silicio" lo que dejaría a mucha gente en las agencias espaciales y compañías de telecomunicaciones con un lindo problema en las manos.

En cuanto a los efectos en la Tierra, nuestra atmósfera provee una excelente protección, por lo que aparte de impresionantes auroras lo único que tendría problemas podrían ser las centrales de energía en las regiones polares las cuales tendrían problemas manejando el voltaje adicional inducido en las líneas de distribución (si alguien espera que una tormenta solar extermine la vida en la Tierra en el 2012, lo siento mucho).